高压细水雾灭火系统在轨道交通工程中的应用探讨

2021-06-25王波

中国设备工程 2021年11期

王波

（广州地铁设计研究院股份有限公司,广东广州 510030）

1 灭火介质的选择

根据公安部《关于进一步加强哈龙替代品及其替代技术管理的通知》（公消[2001]217号文）的相关规定，可用作自动灭火系统的介质有:清洁类灭火剂：七氟丙烷、三氟甲烷等卤代烷烃类灭火剂、IG541、IG100等惰性气体类灭火剂；非清洁类灭火剂：SDE灭火剂、气溶胶等；其他灭火剂：高(低)压CO2、高压细水雾等。

由于地铁保护对象主要为电子电气设备，因此地铁不适合也不推荐采用非清洁类灭火剂。目前国内地铁线路采用的自动灭火系统主要为IG541、高压细水雾两种，下面将对在我国地铁主要使用的灭火剂的性能进行综合比较。

2 高压细水雾灭火系统的优点分析

IG541灭火介质由3种不同比例的惰性气体混合物（52%N2、40%Ar和8%CO2）组成，这3种气体是自然存在于大气中的隋性气体。

2.1 IG541灭火系统的主要优点

（1）灭火介质无色、无味、无腐蚀；介质不导电；灭火介质无分解物，无环保限制。以气态形式平时储存。实际喷放时，无色透明，不形成视觉障碍，避免人员在逃生时难以分辨逃生方向。

（2）一般保护距离可达1000m，对于轨道交通车站而言，车站两侧设备区总长度一般不超过100m，因此只在两端各设置一个气瓶间即可，布局方便灵活，充分发挥了组合分配时系统的优点。

（3）维护充装费用要低于卤代烃类气体灭火系统。

2.2 IG541灭火系统的缺点

（1）由于储存压力高达15MPa（20MPa），使系统对各产品部件的承压标准、密封效果、以及输送管道的施工质量和维护管理提出了更高的要求。存储不当容易发生爆瓶事故。

（2）IG541灭火剂以窒息的物理作用灭火，设计浓度高，气瓶数量多。

（3）IG541气体需要设置两个气瓶间，单个气瓶间面积约30m2，与传统卤代烃灭火系统相差不大，但是大于新型的高压细水雾灭火系统。

（4）后期需要定期检测、更换气瓶，维护成本高。

2.3 细水雾自动灭火系统

高压细水雾系统是以水为介质，通过高压泵组、高压管道和其高压喷头，将净化后的水以雾滴的形式进行喷放，起到灭火控烟的功能。可分为开始系统、闭式系统和闭式预作用系统（见下图1）。

图1 高压细水雾系统配置示意图

轨道交通中所用的高压细水雾工作压力一般大于10MPa，水颗粒具有较大的比表面积，有利于吸收火灾现场的热量。既有大量水蒸气导致的氧气密度降低效果，又有水蒸气产生的吸热降温效果，同时细小的水颗粒有效地吸收和分散热辐射。

2.3.1 相对于其他的灭火介质，高压细水雾系统具有的优势

（1）灭火介质为水源，容易获取，灭火的可持续能力强。

（2）优良的火情抑制能力，既起冷却作用又有效隔绝辐射热。

（3）能有效去除火灾区域内的烟气。

（4）可承受一定限度的通风，对防护区密闭要求相对较低。

（5）对浓度方面的需求限制较少，不会对人体和环境造成危害。

（6）可以采用组合分配系统，采用全淹没方式，保护多个保护区，也可以局部使用，保护独立的设备或者部分区域（见下图2）。

图2 典型轨道交通车站高压细水雾系统平面布置图

（7）持续控火和灭火能力较强。

（8）后期维护成本低，当使用时间超过20年时，高压细水雾灭火系统的全生命周期成本较IG541更低。安全隐患小。

2.3.2 与传统气体灭火系统相比，高压细水雾也存在缺点

（1）灭火速度较气体灭火系统慢。

（2）对喷头要求较高，水经过喷头雾化后需保证雾滴体积直径DV0.5小于300μ，否则会对电子电气设备造成二次危害。同时如果发生长时间误喷也会对保护设备产生危害。

高压细水雾和IG541灭火系统优缺点总结见下表1。

表1 高压细水雾和IG541灭火系统优缺点比较

3 高压细水雾和IG541灭火系统全生命周期成本比较

高压细水雾和IG541灭火系统的建设成本主要为管网系统和控制系统，二者的控制系统组成及造价基本相同，本文主要比较二者管网系统的建设成本。

高压细水雾和IG541灭火系统后期运营费用主要是设备更换和维护检修费用，维护检修费用以人工费为主；IG541灭火系统的设备更换费用主要是气瓶监测及更换费用，高压细水雾灭火系统主要为过滤材料的更换费用。某地某线路共有30座车站、1座区间风井、1个车辆基地、2个地下主变、1座控制中心，本文以该线路为基准，分别就20年和30年进行全生命周期成本计算（见下表2、3）。